摩擦点接合方法
【課題】摩擦点接合方法において、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制する。
【解決手段】金属めっきされた第２鋼板Ｗ２及び非めっきの第１鋼板Ｗ１ｂ，Ｗ１ａをその順に重ね合わせてワークＷとする。回転ツール７を回転させながら下降させ、回転ツール７と受け部材８とでワークＷの被接合部を挟み込むと共に被接合部を第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転軸心方向に押圧する。回転ツール７と第１鋼板Ｗ１ａの表面との摩擦によって摩擦熱を発生させる。回転ツール７の回転及び押圧を継続させ、第１及び第２鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２に塑性流動を発生させる。回転ツール７を回転させたまま上昇させ、回転ツール７をワークＷ内から引き抜く。ワークＷは冷却されて硬化し、ワークＷの接合が完了する。
【解決手段】金属めっきされた第２鋼板Ｗ２及び非めっきの第１鋼板Ｗ１ｂ，Ｗ１ａをその順に重ね合わせてワークＷとする。回転ツール７を回転させながら下降させ、回転ツール７と受け部材８とでワークＷの被接合部を挟み込むと共に被接合部を第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転軸心方向に押圧する。回転ツール７と第１鋼板Ｗ１ａの表面との摩擦によって摩擦熱を発生させる。回転ツール７の回転及び押圧を継続させ、第１及び第２鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２に塑性流動を発生させる。回転ツール７を回転させたまま上昇させ、回転ツール７をワークＷ内から引き抜く。ワークＷは冷却されて硬化し、ワークＷの接合が完了する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦点接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば自動車の車体に用いられるワークの複数の鋼板を厚み方向に重ねた状態で点状に接合する方法として、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を銅電極で挟んで通電することによって発生した抵抗発熱でその被接合部を接合する抵抗スポット溶接方法が知られている。
【０００３】
ところで、車体の鋼板として、これまで軟鋼が使用されることが多かったが、自動車の軽量化のため、高張力鋼板が用いられる傾向が高まってきている。
【０００４】
しかし、上記方法では、例えば軟鋼板及び高張力鋼板を含む３枚以上の鋼板を接合する場合など、接合される鋼板の固有抵抗が相違すると、所望のナゲットを得ることが困難である。
【０００５】
一方、近年、複数のアルミニウム板を厚み方向に重ねた状態で点状に接合する方法として、摩擦点接合方法が提案されている。この方法では、複数のアルミニウム板を重ね合わせ、この重ね合わせた複数のアルミニウム板の被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱でその被接合部を塑性流動させることによりその被接合部を固相状態で摩擦点接合するようになっている。
【０００６】
上記摩擦点接合方法は、接合される板の固有抵抗に拘わらず、所望のナゲットを得ることができるので、上述のような軟鋼板及び高張力鋼板を含む３枚以上の鋼板を接合する場合など、複数の鋼板を接合するのにも適用できる。例えば、特許文献１のものでは、複数の鋼板を重ね合わせ、この重ね合わせた複数の鋼板の被接合部にレーザ光を照射した後、その被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱でその被接合部を塑性流動させることによりその被接合部を摩擦点接合するようになっている。ここで、鋼板の被接合部にレーザ光を照射するのは、回転ツールが磨耗するのを抑制するためである。
【特許文献１】特開２００６−２１２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば車体の外板は、一般に、高い耐食性を持つ必要があるので、金属めっきされた鋼板がその外板として使用されることが多い。そして、上記摩擦点接合方法により、そのような金属めっきされた鋼板と非めっきの鋼板とを接合する場合、重ね合わせた鋼板の被接合部に金属めっきされた鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧すると、回転ツールが摩擦係数の小さい金属めっき上で滑り、摩擦熱が発生しにくくなり、このため、接合時間が長くなってしまうという問題がある。また、金属めっきされた鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧すると、金属めっきが溶融・蒸発し、その結果、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、摩擦点接合方法において、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、複数の鋼板を重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱で上記被接合部を塑性流動させることにより上記被接合部を固相状態で摩擦点接合する摩擦点接合方法であって、上記複数の鋼板として、非めっきの１又は複数枚の第１鋼板と金属めっきされた１又は複数枚の第２鋼板とを用意し、上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が上記非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、回転ツールが滑りにくくなり、摩擦熱が発生しやすくなる。このため、接合時間が長くなることを抑制することができる。また、非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、金属めっきが溶融・蒸発しにくくなる。このため、金属めっきされた第２鋼板の耐食性が低下することを抑制することができる。以上から、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、直径が上記回転ツールのショルダー部の直径よりも大きい受け部材を用意し、上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が上記非めっきの第１鋼板に、他方が上記金属めっきされた第２鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を、上記金属めっきされた第２鋼板側の面が上記受け部材側になるように上記受け部材で受け、上記被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、直径が回転ツールのショルダー部の直径よりも大きい受け部材を用意し、複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が非めっきの第１鋼板に、他方が金属めっきされた第２鋼板になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を、金属めっきされた第２鋼板側の面が受け部材側になるように受け部材で受け、その被接合部に非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、摩擦熱を受け部材から逃がすことができる。このため、受け部材側の第２鋼板の金属めっきがより溶融・蒸発しにくくなる。したがって、金属めっきされた第２鋼板の耐食性が低下することを確実に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記第１鋼板は高張力鋼板であり、上記第２鋼板は軟鋼板であることを特徴とするものである。
【００１４】
これにより、重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に、材料強度が高く塑性流動しにくい、非めっきの高張力鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、その高張力鋼板の被接合部を十分に塑性流動させることができる。このため、非めっきの高張力鋼板と金属めっきされた軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００１５】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記複数の鋼板として、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意するものである。
【００１６】
これにより、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００１７】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記非めっきの１枚の高張力鋼板は車体の内板として用いられ、上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、車体として用いられる、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００１９】
第６の発明は、上記第３の発明において、上記複数の鋼板として、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意し、上記非めっきの２枚の高張力鋼板及び上記金属めっきされた１枚の軟鋼板をその順に重ね合わせることを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００２１】
第７の発明は、上記第６の発明において、上記非めっきの２枚の高張力鋼板は、それぞれ車体の内板と補強用板として用いられ、上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とするものである。
【００２２】
これにより、車体として用いられる、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、回転ツールが滑りにくくなり、摩擦熱が発生しやすくなり、このため、接合時間が長くなることを抑制することができ、また、非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、金属めっきが溶融・蒸発しにくくなり、このため、金属めっきされた第２鋼板の耐食性が低下することを抑制することができ、以上から、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る接合ガン１の概略構成図である。図１に示すように、この接合ガン１は、摩擦点接合装置としての接合ユニット２と、把持フレーム３とを備えている。そして、例えば、図示しないロボットの手首に把持フレーム３を取り付け、自動車の車体に用いられるワークＷの複数枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２（図２参照）を少なくとも部分的に厚み方向に重ねた状態で接合ユニット２により点状に固相状態で接合するものである。本実施形態では、複数枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２は、非めっきの２枚の第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと、金属めっきされた１枚の第２鋼板Ｗ２とである。第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂは、それぞれ、引張り強度が３４０ＭＰａ以上の高張力鋼板であり、第２鋼板Ｗ２は、引張り強度が３４０ＭＰａよりも小さい軟鋼板である。そして、２枚の第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂは、それぞれ車体の内板と補強用板として、１枚の第２鋼板Ｗ２は車体の外板として用いられる。
【００２６】
上記接合ユニット２は、装置本体４と、押圧軸モータ５と、回転軸モータ６とを備えている。この装置本体４の下側には、回転ツール７が取り付けられている。この回転ツール７は、円柱状のショルダー部７ａと、このショルダー部７ａの底面の中心から下側に突出する、直径がショルダー部７ａ部の直径よりも小さい円柱状のピン部７ｂとを有している。回転ツール７は、回転軸モータ６によって回転軸心Ｘ回りに回転されると共に、押圧軸モータ５によって回転軸心Ｘ方向に昇降されるように構成されている。押圧軸モータ５及び回転軸モータ６は、これらをコントロールする制御盤（図示せず）に接続されている。
【００２７】
上記把持フレーム３の側面視Ｌ字状のアーム３ａの先端には、金属製（鋼製）の円柱状の受け部材８が取り付けられている。そして、回転ツール７と受け部材８とにより、ワークＷの被接合部を挟み込むようにしている。また、受け部材８の直径が、回転ツール７のショルダー部７ａの直径よりも大きくなっている。
【００２８】
−接合ガンによるワークの摩擦点接合工程−
以下、図２を参照しながら、接合ガン１によるワークＷの摩擦点接合工程について説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２及び非めっきの第１鋼板Ｗ１ｂ，Ｗ１ａをその順に重ね合わせてワークＷとし、ワークＷの被接合部を、第２鋼板Ｗ２側の面が受け部材８側になるように受け部材８で受ける。これにより、３枚の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２が、重ね合わせ方向（図２で上下方向）両端に位置する２枚の鋼板のうち一方（図２で上側）が第１鋼板Ｗ１ａに、他方（図２で下側）が第２鋼板Ｗ２になるように重なり合う。
【００３０】
次に、回転軸モータ６（図１参照）を駆動すると、回転ツール７が回転軸心Ｘ（図１参照）回りに回転する。
【００３１】
回転ツール７の回転数が目標回転数に到達した後、回転ツール７を回転させながら、押圧軸モータ５（図１参照）を駆動すると、回転ツール７が下降する。
【００３２】
このようにして、押圧軸モータ５を駆動してピン部７ｂがワークＷの表面（すなわち、非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面）に当接するまで回転ツール７を下降させる。これにより、回転ツール７と受け部材８とでワークＷの被接合部を挟み込むと共に、このワークＷの被接合部を回転軸心Ｘ方向（図２で下方向）に押圧する。こうして、回転ツール７と第１鋼板Ｗ１ａの表面との摩擦によって摩擦熱を発生させる。この摩擦熱は、第１鋼板Ｗ１ａから第１鋼板Ｗ１ｂ、第２鋼板Ｗ２へ伝達され、第１鋼板Ｗ１ｂ及び第２鋼板Ｗ２も軟化する。
【００３３】
そして、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、回転ツール７の回転及び押圧を継続させる。これにより、第１及び第２鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２に塑性流動を発生させる。また、受け部材８の直径がショルダー部７ａの直径よりも大きいので、受け部材８から摩擦熱が逃げる。
【００３４】
このようにして、ワークＷ内の塑性流動を所定時間継続させた後、図２（ｄ）に示すように、回転ツール７を回転させたまま、押圧軸モータ５を逆転させて回転ツール７を上昇させ、回転ツール７をワークＷ内から引き抜く。
【００３５】
その後、ワークＷは冷却（放冷）されて硬化し、ワークＷの接合が完了する。
【００３６】
−実施例−
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３７】
＜接合ユニット＞
接合ユニットを、押圧軸モータがサーボモータの、定置型の加圧式ユニットとした。
【００３８】
回転ツールをセラミックス製のものとした。回転ツールのショルダー部の直径を１０ｍｍとした。回転ツールのピン部の直径を３ｍｍ、長さを１．２７ｍｍとした。
【００３９】
＜鋼板＞
第１鋼板を厚み１．０ｍｍの９８０ＭＰａ級の高張力鋼板（JIS 3135 SPFC980Y）とした。第１鋼板の組成を図３に示すようにした。
【００４０】
第２鋼板を２７０ＭＰａ級の軟鋼板とした。第２鋼板を亜鉛めっきした後、合金化処理し、めっき目付量５５ｇ／ｍ２、厚み０．７ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした。
【００４１】
＜接合＞
実施例１及び２では、図４に示すように、１枚の合金化溶融亜鉛めっき鋼板（Zn−Fe coated mild steel）と２枚の高張力鋼板（DP980）とをその順に重ね合わせてワークとし、ワークの被接合部に上面から回転ツールを回転させながら押圧することでその被接合部を摩擦点接合した。
【００４２】
比較例１、２及び３では、図５に示すように、２枚の高張力鋼板と１枚の合金化溶融亜鉛めっき鋼板とをその順に重ね合わせてワークとし、ワークの被接合部に上面から回転ツールを回転させながら押圧することでその被接合部を摩擦点接合した。
【００４３】
＜接合条件＞
実施例１では、図６に示すように、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を１０００ｒｐｍ、接合時間を３．０ｓとした。
【００４４】
実施例２では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を３０００ｒｐｍ、接合時間を５．０ｓとした。
【００４５】
比較例１では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を１０００ｒｐｍ、接合時間を５．０ｓとした。
【００４６】
比較例２では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を３０００ｒｐｍ、接合時間を５．０ｓとした。
【００４７】
比較例３では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を１０００ｒｐｍ、接合時間を３．０ｓとした。
【００４８】
＜試験＞
接合後の各ワークの上板及び中板の継手と中板及び下板の継手とに対してそれぞれ引張り試験を行い、各継手の引張りせん断強度を測定した。
【００４９】
＜評価＞
各継手の引張りせん断強度とスポット溶接 JIS A級平均値とを比較して評価した。
【００５０】
実施例１及び２では、図６及び図７に示すように、各継手の引張りせん断強度はすべてスポット溶接 JIS A級平均値を上回った。
【００５１】
これに対して、比較例１では、図６及び図８に示すように、各継手の引張りせん断強度はすべてスポット溶接 JIS A級平均値を上回ったが、比較例２では、上板及び中板の継手の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を上回ったものの、中板及び下板の継手の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を下回った。つまり、比較例２では、高張力鋼板同士の被接合部の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を下回った。また、比較例３でも、比較例２と同様、中板及び下板の継手の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を下回った。
【００５２】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が非めっきの第１鋼板Ｗ１ａになるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２の被接合部に非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、回転ツール７が滑りにくくなり、摩擦熱が発生しやすくなる。このため、接合時間が長くなることを抑制することができる。また、非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、金属めっきが溶融・蒸発しにくくなる。このため、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２の耐食性が低下することを抑制することができる。以上から、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板Ｗ２の耐食性が低下するのを抑制することができる。
【００５３】
また、直径が回転ツール７のショルダー部７ａの直径よりも大きい受け部材８を用意し、複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が非めっきの第１鋼板Ｗ１ａに、他方が金属めっきされた第２鋼板Ｗ２になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２の被接合部を、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２側の面が受け部材８側になるように受け部材８で受け、その被接合部に非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、摩擦熱を受け部材８から逃がすことができる。このため、受け部材８側の第２鋼板Ｗ２の金属めっきがより溶融・蒸発しにくくなる。したがって、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２の耐食性が低下することを確実に抑制することができる。
【００５４】
また、重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２の被接合部に、材料強度が高く塑性流動しにくい、非めっきの高張力鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、その高張力鋼板Ｗ１ａの被接合部を十分に塑性流動させることができる。このため、非めっきの高張力鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと金属めっきされた軟鋼板Ｗ２との接合強度を向上させることができる。
【００５５】
また、車体として用いられる、非めっきの２枚の高張力鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと金属めっきされた１枚の軟鋼板Ｗ２との接合強度を向上させることができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ワークＷを自動車の車体に用いているが、これ以外に用いても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、ワークＷを２枚の第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと１枚の第２鋼板Ｗ２とで構成しているが、これに限らず、１又は複数枚の第１鋼板Ｗ１と１又は複数枚の第２鋼板Ｗ２とで構成すれば良く、例えば、１枚の第１鋼板Ｗ１と１枚の第２鋼板Ｗ２とで構成しても良い。この場合、例えば１枚の第１鋼板Ｗ１は車体の内板として、１枚の第２鋼板Ｗ２は車体の外板として用いられる。
【００５８】
また、上記実施形態では、３枚の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が第１鋼板Ｗ１ａに、他方が第２鋼板Ｗ２になるように重ね合わせているが、複数の鋼板Ｗ１，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が第１鋼板Ｗ１になるように重ね合わせれば良い。この場合、重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１，Ｗ２の被接合部に第１鋼板Ｗ１側の面から回転ツール７を回転させながら押圧する。
【００５９】
また、上記実施形態では、受け部材８の直径を回転ツール７のショルダー部７ａの直径よりも大きくしているが、これと同じにしたり、これよりも小さくしたりしても良い。
【００６０】
また、上記実施形態では、回転ツール７をショルダー部７ａとピン部７ｂとで構成しているが、これに限らず、例えば、図９で示すようなショルダー部を２段有するツールで構成したり、図１０に示すような螺旋状のツールで構成したりしても良い。
【００６１】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００６２】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明に係る摩擦点接合方法は、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制するための用途等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る接合ガンの概略構成図である。
【図２】接合ガンによるワークの摩擦点接合工程を示す図であり、（ａ）は、回転ツールの回転開始時の図であり、（ｂ）は、回転ツールを２枚目の鋼板まで押し込んだ時の図であり、（ｃ）は、回転ツールを３枚目の鋼板まで押し込んだ時の図であり、（ｄ）は、回転ツールをワーク内から引き抜いた時の図である。
【図３】実施例及び比較例の第１鋼板の組成を示す図である。
【図４】実施例の、接合ガンによるワークの摩擦点接合を示す図である。
【図５】比較例の、接合ガンによるワークの摩擦点接合を示す図である。
【図６】実施例及び比較例の、接合ガンによるワークの摩擦点接合の接合条件と継手の引張りせん断強度と評価結果を示す図である。
【図７】実施例の継手の引張りせん断強度を示す図である。
【図８】比較例の継手の引張りせん断強度を示す図である。
【図９】回転ツールの変形例を示す図である。
【図１０】回転ツールの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 接合ガン
２ 接合ユニット
３ 把持フレーム
４ 装置本体
５ 押圧軸モータ
６ 回転軸モータ
７ 回転ツール
７ａ ショルダー部
７ｂ ピン部
８ 受け部材
Ｗ ワーク
Ｗ１ 第１鋼板
Ｗ２ 第２鋼板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦点接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば自動車の車体に用いられるワークの複数の鋼板を厚み方向に重ねた状態で点状に接合する方法として、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を銅電極で挟んで通電することによって発生した抵抗発熱でその被接合部を接合する抵抗スポット溶接方法が知られている。
【０００３】
ところで、車体の鋼板として、これまで軟鋼が使用されることが多かったが、自動車の軽量化のため、高張力鋼板が用いられる傾向が高まってきている。
【０００４】
しかし、上記方法では、例えば軟鋼板及び高張力鋼板を含む３枚以上の鋼板を接合する場合など、接合される鋼板の固有抵抗が相違すると、所望のナゲットを得ることが困難である。
【０００５】
一方、近年、複数のアルミニウム板を厚み方向に重ねた状態で点状に接合する方法として、摩擦点接合方法が提案されている。この方法では、複数のアルミニウム板を重ね合わせ、この重ね合わせた複数のアルミニウム板の被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱でその被接合部を塑性流動させることによりその被接合部を固相状態で摩擦点接合するようになっている。
【０００６】
上記摩擦点接合方法は、接合される板の固有抵抗に拘わらず、所望のナゲットを得ることができるので、上述のような軟鋼板及び高張力鋼板を含む３枚以上の鋼板を接合する場合など、複数の鋼板を接合するのにも適用できる。例えば、特許文献１のものでは、複数の鋼板を重ね合わせ、この重ね合わせた複数の鋼板の被接合部にレーザ光を照射した後、その被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱でその被接合部を塑性流動させることによりその被接合部を摩擦点接合するようになっている。ここで、鋼板の被接合部にレーザ光を照射するのは、回転ツールが磨耗するのを抑制するためである。
【特許文献１】特開２００６−２１２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば車体の外板は、一般に、高い耐食性を持つ必要があるので、金属めっきされた鋼板がその外板として使用されることが多い。そして、上記摩擦点接合方法により、そのような金属めっきされた鋼板と非めっきの鋼板とを接合する場合、重ね合わせた鋼板の被接合部に金属めっきされた鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧すると、回転ツールが摩擦係数の小さい金属めっき上で滑り、摩擦熱が発生しにくくなり、このため、接合時間が長くなってしまうという問題がある。また、金属めっきされた鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧すると、金属めっきが溶融・蒸発し、その結果、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、摩擦点接合方法において、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、複数の鋼板を重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱で上記被接合部を塑性流動させることにより上記被接合部を固相状態で摩擦点接合する摩擦点接合方法であって、上記複数の鋼板として、非めっきの１又は複数枚の第１鋼板と金属めっきされた１又は複数枚の第２鋼板とを用意し、上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が上記非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、回転ツールが滑りにくくなり、摩擦熱が発生しやすくなる。このため、接合時間が長くなることを抑制することができる。また、非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、金属めっきが溶融・蒸発しにくくなる。このため、金属めっきされた第２鋼板の耐食性が低下することを抑制することができる。以上から、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、直径が上記回転ツールのショルダー部の直径よりも大きい受け部材を用意し、上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が上記非めっきの第１鋼板に、他方が上記金属めっきされた第２鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を、上記金属めっきされた第２鋼板側の面が上記受け部材側になるように上記受け部材で受け、上記被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、直径が回転ツールのショルダー部の直径よりも大きい受け部材を用意し、複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が非めっきの第１鋼板に、他方が金属めっきされた第２鋼板になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を、金属めっきされた第２鋼板側の面が受け部材側になるように受け部材で受け、その被接合部に非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、摩擦熱を受け部材から逃がすことができる。このため、受け部材側の第２鋼板の金属めっきがより溶融・蒸発しにくくなる。したがって、金属めっきされた第２鋼板の耐食性が低下することを確実に抑制することができる。
【００１３】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記第１鋼板は高張力鋼板であり、上記第２鋼板は軟鋼板であることを特徴とするものである。
【００１４】
これにより、重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に、材料強度が高く塑性流動しにくい、非めっきの高張力鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、その高張力鋼板の被接合部を十分に塑性流動させることができる。このため、非めっきの高張力鋼板と金属めっきされた軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００１５】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記複数の鋼板として、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意するものである。
【００１６】
これにより、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００１７】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記非めっきの１枚の高張力鋼板は車体の内板として用いられ、上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、車体として用いられる、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００１９】
第６の発明は、上記第３の発明において、上記複数の鋼板として、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意し、上記非めっきの２枚の高張力鋼板及び上記金属めっきされた１枚の軟鋼板をその順に重ね合わせることを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【００２１】
第７の発明は、上記第６の発明において、上記非めっきの２枚の高張力鋼板は、それぞれ車体の内板と補強用板として用いられ、上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とするものである。
【００２２】
これにより、車体として用いられる、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板との接合強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、回転ツールが滑りにくくなり、摩擦熱が発生しやすくなり、このため、接合時間が長くなることを抑制することができ、また、非めっきの第１鋼板側の面から回転ツールを回転させながら押圧するので、金属めっきが溶融・蒸発しにくくなり、このため、金属めっきされた第２鋼板の耐食性が低下することを抑制することができ、以上から、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る接合ガン１の概略構成図である。図１に示すように、この接合ガン１は、摩擦点接合装置としての接合ユニット２と、把持フレーム３とを備えている。そして、例えば、図示しないロボットの手首に把持フレーム３を取り付け、自動車の車体に用いられるワークＷの複数枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２（図２参照）を少なくとも部分的に厚み方向に重ねた状態で接合ユニット２により点状に固相状態で接合するものである。本実施形態では、複数枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２は、非めっきの２枚の第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと、金属めっきされた１枚の第２鋼板Ｗ２とである。第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂは、それぞれ、引張り強度が３４０ＭＰａ以上の高張力鋼板であり、第２鋼板Ｗ２は、引張り強度が３４０ＭＰａよりも小さい軟鋼板である。そして、２枚の第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂは、それぞれ車体の内板と補強用板として、１枚の第２鋼板Ｗ２は車体の外板として用いられる。
【００２６】
上記接合ユニット２は、装置本体４と、押圧軸モータ５と、回転軸モータ６とを備えている。この装置本体４の下側には、回転ツール７が取り付けられている。この回転ツール７は、円柱状のショルダー部７ａと、このショルダー部７ａの底面の中心から下側に突出する、直径がショルダー部７ａ部の直径よりも小さい円柱状のピン部７ｂとを有している。回転ツール７は、回転軸モータ６によって回転軸心Ｘ回りに回転されると共に、押圧軸モータ５によって回転軸心Ｘ方向に昇降されるように構成されている。押圧軸モータ５及び回転軸モータ６は、これらをコントロールする制御盤（図示せず）に接続されている。
【００２７】
上記把持フレーム３の側面視Ｌ字状のアーム３ａの先端には、金属製（鋼製）の円柱状の受け部材８が取り付けられている。そして、回転ツール７と受け部材８とにより、ワークＷの被接合部を挟み込むようにしている。また、受け部材８の直径が、回転ツール７のショルダー部７ａの直径よりも大きくなっている。
【００２８】
−接合ガンによるワークの摩擦点接合工程−
以下、図２を参照しながら、接合ガン１によるワークＷの摩擦点接合工程について説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２及び非めっきの第１鋼板Ｗ１ｂ，Ｗ１ａをその順に重ね合わせてワークＷとし、ワークＷの被接合部を、第２鋼板Ｗ２側の面が受け部材８側になるように受け部材８で受ける。これにより、３枚の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２が、重ね合わせ方向（図２で上下方向）両端に位置する２枚の鋼板のうち一方（図２で上側）が第１鋼板Ｗ１ａに、他方（図２で下側）が第２鋼板Ｗ２になるように重なり合う。
【００３０】
次に、回転軸モータ６（図１参照）を駆動すると、回転ツール７が回転軸心Ｘ（図１参照）回りに回転する。
【００３１】
回転ツール７の回転数が目標回転数に到達した後、回転ツール７を回転させながら、押圧軸モータ５（図１参照）を駆動すると、回転ツール７が下降する。
【００３２】
このようにして、押圧軸モータ５を駆動してピン部７ｂがワークＷの表面（すなわち、非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面）に当接するまで回転ツール７を下降させる。これにより、回転ツール７と受け部材８とでワークＷの被接合部を挟み込むと共に、このワークＷの被接合部を回転軸心Ｘ方向（図２で下方向）に押圧する。こうして、回転ツール７と第１鋼板Ｗ１ａの表面との摩擦によって摩擦熱を発生させる。この摩擦熱は、第１鋼板Ｗ１ａから第１鋼板Ｗ１ｂ、第２鋼板Ｗ２へ伝達され、第１鋼板Ｗ１ｂ及び第２鋼板Ｗ２も軟化する。
【００３３】
そして、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、回転ツール７の回転及び押圧を継続させる。これにより、第１及び第２鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２に塑性流動を発生させる。また、受け部材８の直径がショルダー部７ａの直径よりも大きいので、受け部材８から摩擦熱が逃げる。
【００３４】
このようにして、ワークＷ内の塑性流動を所定時間継続させた後、図２（ｄ）に示すように、回転ツール７を回転させたまま、押圧軸モータ５を逆転させて回転ツール７を上昇させ、回転ツール７をワークＷ内から引き抜く。
【００３５】
その後、ワークＷは冷却（放冷）されて硬化し、ワークＷの接合が完了する。
【００３６】
−実施例−
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３７】
＜接合ユニット＞
接合ユニットを、押圧軸モータがサーボモータの、定置型の加圧式ユニットとした。
【００３８】
回転ツールをセラミックス製のものとした。回転ツールのショルダー部の直径を１０ｍｍとした。回転ツールのピン部の直径を３ｍｍ、長さを１．２７ｍｍとした。
【００３９】
＜鋼板＞
第１鋼板を厚み１．０ｍｍの９８０ＭＰａ級の高張力鋼板（JIS 3135 SPFC980Y）とした。第１鋼板の組成を図３に示すようにした。
【００４０】
第２鋼板を２７０ＭＰａ級の軟鋼板とした。第２鋼板を亜鉛めっきした後、合金化処理し、めっき目付量５５ｇ／ｍ２、厚み０．７ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした。
【００４１】
＜接合＞
実施例１及び２では、図４に示すように、１枚の合金化溶融亜鉛めっき鋼板（Zn−Fe coated mild steel）と２枚の高張力鋼板（DP980）とをその順に重ね合わせてワークとし、ワークの被接合部に上面から回転ツールを回転させながら押圧することでその被接合部を摩擦点接合した。
【００４２】
比較例１、２及び３では、図５に示すように、２枚の高張力鋼板と１枚の合金化溶融亜鉛めっき鋼板とをその順に重ね合わせてワークとし、ワークの被接合部に上面から回転ツールを回転させながら押圧することでその被接合部を摩擦点接合した。
【００４３】
＜接合条件＞
実施例１では、図６に示すように、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を１０００ｒｐｍ、接合時間を３．０ｓとした。
【００４４】
実施例２では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を３０００ｒｐｍ、接合時間を５．０ｓとした。
【００４５】
比較例１では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を１０００ｒｐｍ、接合時間を５．０ｓとした。
【００４６】
比較例２では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を３０００ｒｐｍ、接合時間を５．０ｓとした。
【００４７】
比較例３では、回転ツールの加圧力を１９．６ｋＮ、回転ツールの回転数を１０００ｒｐｍ、接合時間を３．０ｓとした。
【００４８】
＜試験＞
接合後の各ワークの上板及び中板の継手と中板及び下板の継手とに対してそれぞれ引張り試験を行い、各継手の引張りせん断強度を測定した。
【００４９】
＜評価＞
各継手の引張りせん断強度とスポット溶接 JIS A級平均値とを比較して評価した。
【００５０】
実施例１及び２では、図６及び図７に示すように、各継手の引張りせん断強度はすべてスポット溶接 JIS A級平均値を上回った。
【００５１】
これに対して、比較例１では、図６及び図８に示すように、各継手の引張りせん断強度はすべてスポット溶接 JIS A級平均値を上回ったが、比較例２では、上板及び中板の継手の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を上回ったものの、中板及び下板の継手の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を下回った。つまり、比較例２では、高張力鋼板同士の被接合部の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を下回った。また、比較例３でも、比較例２と同様、中板及び下板の継手の引張りせん断強度はスポット溶接 JIS A級平均値を下回った。
【００５２】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が非めっきの第１鋼板Ｗ１ａになるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２の被接合部に非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、回転ツール７が滑りにくくなり、摩擦熱が発生しやすくなる。このため、接合時間が長くなることを抑制することができる。また、非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、金属めっきが溶融・蒸発しにくくなる。このため、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２の耐食性が低下することを抑制することができる。以上から、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板Ｗ２の耐食性が低下するのを抑制することができる。
【００５３】
また、直径が回転ツール７のショルダー部７ａの直径よりも大きい受け部材８を用意し、複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が非めっきの第１鋼板Ｗ１ａに、他方が金属めっきされた第２鋼板Ｗ２になるように重ね合わせ、その重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２の被接合部を、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２側の面が受け部材８側になるように受け部材８で受け、その被接合部に非めっきの第１鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、摩擦熱を受け部材８から逃がすことができる。このため、受け部材８側の第２鋼板Ｗ２の金属めっきがより溶融・蒸発しにくくなる。したがって、金属めっきされた第２鋼板Ｗ２の耐食性が低下することを確実に抑制することができる。
【００５４】
また、重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２の被接合部に、材料強度が高く塑性流動しにくい、非めっきの高張力鋼板Ｗ１ａ側の面から回転ツール７を回転させながら押圧するので、その高張力鋼板Ｗ１ａの被接合部を十分に塑性流動させることができる。このため、非めっきの高張力鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと金属めっきされた軟鋼板Ｗ２との接合強度を向上させることができる。
【００５５】
また、車体として用いられる、非めっきの２枚の高張力鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと金属めっきされた１枚の軟鋼板Ｗ２との接合強度を向上させることができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ワークＷを自動車の車体に用いているが、これ以外に用いても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、ワークＷを２枚の第１鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと１枚の第２鋼板Ｗ２とで構成しているが、これに限らず、１又は複数枚の第１鋼板Ｗ１と１又は複数枚の第２鋼板Ｗ２とで構成すれば良く、例えば、１枚の第１鋼板Ｗ１と１枚の第２鋼板Ｗ２とで構成しても良い。この場合、例えば１枚の第１鋼板Ｗ１は車体の内板として、１枚の第２鋼板Ｗ２は車体の外板として用いられる。
【００５８】
また、上記実施形態では、３枚の鋼板Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が第１鋼板Ｗ１ａに、他方が第２鋼板Ｗ２になるように重ね合わせているが、複数の鋼板Ｗ１，Ｗ２を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が第１鋼板Ｗ１になるように重ね合わせれば良い。この場合、重ね合わせた複数の鋼板Ｗ１，Ｗ２の被接合部に第１鋼板Ｗ１側の面から回転ツール７を回転させながら押圧する。
【００５９】
また、上記実施形態では、受け部材８の直径を回転ツール７のショルダー部７ａの直径よりも大きくしているが、これと同じにしたり、これよりも小さくしたりしても良い。
【００６０】
また、上記実施形態では、回転ツール７をショルダー部７ａとピン部７ｂとで構成しているが、これに限らず、例えば、図９で示すようなショルダー部を２段有するツールで構成したり、図１０に示すような螺旋状のツールで構成したりしても良い。
【００６１】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００６２】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明に係る摩擦点接合方法は、接合時間が長くなるのを抑制しながら、金属めっきされた鋼板の耐食性が低下するのを抑制するための用途等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る接合ガンの概略構成図である。
【図２】接合ガンによるワークの摩擦点接合工程を示す図であり、（ａ）は、回転ツールの回転開始時の図であり、（ｂ）は、回転ツールを２枚目の鋼板まで押し込んだ時の図であり、（ｃ）は、回転ツールを３枚目の鋼板まで押し込んだ時の図であり、（ｄ）は、回転ツールをワーク内から引き抜いた時の図である。
【図３】実施例及び比較例の第１鋼板の組成を示す図である。
【図４】実施例の、接合ガンによるワークの摩擦点接合を示す図である。
【図５】比較例の、接合ガンによるワークの摩擦点接合を示す図である。
【図６】実施例及び比較例の、接合ガンによるワークの摩擦点接合の接合条件と継手の引張りせん断強度と評価結果を示す図である。
【図７】実施例の継手の引張りせん断強度を示す図である。
【図８】比較例の継手の引張りせん断強度を示す図である。
【図９】回転ツールの変形例を示す図である。
【図１０】回転ツールの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 接合ガン
２ 接合ユニット
３ 把持フレーム
４ 装置本体
５ 押圧軸モータ
６ 回転軸モータ
７ 回転ツール
７ａ ショルダー部
７ｂ ピン部
８ 受け部材
Ｗ ワーク
Ｗ１ 第１鋼板
Ｗ２ 第２鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼板を重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱で上記被接合部を塑性流動させることにより上記被接合部を固相状態で摩擦点接合する摩擦点接合方法であって、
上記複数の鋼板として、非めっきの１又は複数枚の第１鋼板と金属めっきされた１又は複数枚の第２鋼板とを用意し、
上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が上記非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項２】
請求項１記載の摩擦点接合方法において、
直径が上記回転ツールのショルダー部の直径よりも大きい受け部材を用意し、
上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が上記非めっきの第１鋼板に、他方が上記金属めっきされた第２鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を、上記金属めっきされた第２鋼板側の面が上記受け部材側になるように上記受け部材で受け、上記被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の摩擦点接合方法において、
上記第１鋼板は高張力鋼板であり、
上記第２鋼板は軟鋼板であることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項４】
請求項３記載の摩擦点接合方法において、
上記複数の鋼板として、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意することを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項５】
請求項４記載の摩擦点接合方法において、
上記非めっきの１枚の高張力鋼板は車体の内板として用いられ、
上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項６】
請求項３記載の摩擦点接合方法において、
上記複数の鋼板として、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意し、
上記非めっきの２枚の高張力鋼板及び上記金属めっきされた１枚の軟鋼板をその順に重ね合わせることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項７】
請求項６記載の摩擦点接合方法において、
上記非めっきの２枚の高張力鋼板は、それぞれ車体の内板と補強用板として用いられ、
上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項１】
複数の鋼板を重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に回転ツールを回転させながら押圧することによって発生した摩擦熱で上記被接合部を塑性流動させることにより上記被接合部を固相状態で摩擦点接合する摩擦点接合方法であって、
上記複数の鋼板として、非めっきの１又は複数枚の第１鋼板と金属めっきされた１又は複数枚の第２鋼板とを用意し、
上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち少なくとも一方が上記非めっきの第１鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項２】
請求項１記載の摩擦点接合方法において、
直径が上記回転ツールのショルダー部の直径よりも大きい受け部材を用意し、
上記複数の鋼板を、重ね合わせ方向両端に位置する２枚の鋼板のうち一方が上記非めっきの第１鋼板に、他方が上記金属めっきされた第２鋼板になるように重ね合わせ、該重ね合わせた複数の鋼板の被接合部を、上記金属めっきされた第２鋼板側の面が上記受け部材側になるように上記受け部材で受け、上記被接合部に上記非めっきの第１鋼板側の面から上記回転ツールを回転させながら押圧することを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の摩擦点接合方法において、
上記第１鋼板は高張力鋼板であり、
上記第２鋼板は軟鋼板であることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項４】
請求項３記載の摩擦点接合方法において、
上記複数の鋼板として、非めっきの１枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意することを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項５】
請求項４記載の摩擦点接合方法において、
上記非めっきの１枚の高張力鋼板は車体の内板として用いられ、
上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項６】
請求項３記載の摩擦点接合方法において、
上記複数の鋼板として、非めっきの２枚の高張力鋼板と金属めっきされた１枚の軟鋼板とを用意し、
上記非めっきの２枚の高張力鋼板及び上記金属めっきされた１枚の軟鋼板をその順に重ね合わせることを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項７】
請求項６記載の摩擦点接合方法において、
上記非めっきの２枚の高張力鋼板は、それぞれ車体の内板と補強用板として用いられ、
上記金属めっきされた１枚の軟鋼板は上記車体の外板として用いられることを特徴とする摩擦点接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−７３６９３（Ｐ２００８−７３６９３Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５２３１４（Ｐ２００６−２５２３１４）
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１９日（２００６．９．１９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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